打开文本图片集

摘要：针对我司采购煤种的多样性，分别根据不同煤种的特性，制定各掺烧煤种磨煤机的相应的调整策略，提高制粉系统出力、可靠性、经济性（控制合理的煤粉细度），从而达到降低制粉系统单耗，提高锅炉燃烧效率的目的，同时针对目前磨煤机出口煤粉分配不均匀的普遍问题，提出解决方案，加装动态分离器，并就解决方案经济性分析，为技术改造决策提供参考。

关键词：煤粉细度;折向挡板;煤粉分布;动态分离器

1、概述

太仓港协鑫发电有限公司300MW机组三大主机设备分别由上海汽轮机厂、上海电机厂和上海锅炉厂有限公司分别引进美国西屋公司和美国CE燃烧工程公司技术生产的单元型机组。

锅炉为单炉膛、Π型结构、平衡通风，四角切园燃烧、摆动燃烧器调温、固态排渣，全钢架悬吊式结构、露天布置、正压直吹式制粉系统。锅炉型号为SG-1036/17.47-M873，亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉。炉膛宽度14022mm，深度12330mm，下水包标高7340mm，炉顶标高59220mm，锅筒中心线标高59920mm，炉顶大板梁标高67200mm。

我公司锅炉原设计煤种为神华煤，水分Mar=13%，受煤炭市场变化的影响，近年来锅炉需大量掺烧水分较高的印尼煤（Mar=30～45%），造成制粉系统干燥出力不足，磨制印尼煤时最大出力28T/H左右，为满足机组带负荷要求，掺烧劣质煤量受到限制。

2、目前存在的问题

2.1掺烧煤种热值低、水分高，造成入炉煤热值下降，同时机组带负荷能力下降，锅炉变负荷适应性下降。

2.2由于掺烧煤种的多样性，各磨煤机掺烧不同的煤种导致每台磨煤机出力、煤粉细度、煤粉出口的均匀性都不同，造成炉内燃烧发生偏移，炉前墙#1、#4角煤粉量大，火焰偏斜部分区域缺氧燃烧，部分区域过氧燃烧，造成部分区域发生高温腐蚀的危险性增大，缺氧燃烧造成炉内生成大量不完全燃烧产物降低燃烧效率，这也是高负荷期间煤耗升高的主要原因。

2.3由于掺烧不同的煤种磨煤机粉煤细度差距较大，印尼煤杂质含量非常少，可磨性极好、磨煤机电流非常小，煤粉细度几乎不会随出口折向挡板的变化而变化，印尼煤挥发份含量高，煤粉燃烧距离短，燃尽性好等优点;缺点是热值低，干燥出力不足、磨煤机出口温度低。但神混煤等高热值煤种煤粉细度及分布均匀性随制粉量、通风量变化较大，特别是当制粉出力较大时，磨煤机出口折向挡板调整角度不同造成离心力不足，同时受出口风压下降的限制，煤粉在折向挡板处动力下降，最后受一次风管阻力不同影响，造成煤粉分布（四个一次风管）非常不均匀，这个从日常煤粉取样时间长短上可以体现，同时从一次风燃烧器喷口煤粉量也能看出。

2.4煤粉分布不均匀导致炉内燃烧发生偏斜，锅炉总氧量控制在2.5-3%，但一侧由于煤粉量的不同造成过氧、另一侧就会缺氧，炉内CO生成量会增大，高负荷时一侧CO浓度会高达4000ppm，严重影响锅炉燃烧效率。

2.5从表3和图1可以看出神混煤即使是同一磨煤机，煤粉管不同，炉前墙#1与炉后墙#2的煤粉细度差距也是比较大，在R200基本一致的情况，R90相差近一倍且已经超过30%，煤粉细度已经偏离经济值。印尼煤煤粉细度相比于神混煤低很多R90基本在10%左右，由于干燥出力小煤量低且前后墙差距不大，煤粉分布均匀性优于神混煤。

看出磨煤机的通风量除自身风量调整外，还取决于出口折向挡板通风阻力，折向挡板结构可以看出折向挡板的通风面积主要取决于调整风粉混合物切圆半径的大小，进入一次风管的煤粉细度也取决于切圆半径的大小，风粉混合物在折向挡板处旋转半径的大小决定了煤粉细度大小。

3、试验分析及解决办法

3.1试验

3.1.1.折向挡板调整试验：针对出现的问题，我们对掺烧不同煤种的磨煤机进行了试验，HP磨煤机的煤粉细度主要通过位于磨煤机顶部的煤粉分离器（折向挡板）调节，保持磨煤机进出口一次风量、磨煤机出力、磨煤机出口风温等主要参数的稳定，调整分离器折向挡板开度指示为2（30º）、4（35º）、6 （40º）、8（45 º）、9（50 º）、10（55 º）分别对神混煤、印尼煤进行试验：实验结果图4显示：

3.1.2.由图4可以得出，神混煤的煤粉细度随折向挡板的开度增大（切圆半径增大）而下降，而印尼煤的煤粉细度随折向挡板的开度增大，变化很小;同时对折向挡板的调整磨煤机电流也会发生变化，对于神混煤来说，磨煤机电流会随着煤粉细度的下降而升高，主要原因是由于折向挡板开度增加使得经过煤粉分离器后的回粉量增加，磨煤机内存煤量增加所致。但印尼煤由于可磨性好，经过磨碗处一次分离后，到折向挡板处二次分离的煤粉细度已经很小，所以二次分离已经没有意义，因为二次分离会对通风量有一定的影响，折向挡板开度小时，风阻会相对增大，因此磨煤机调整策略要根据燃烧煤种不同有所区别，会更有利于掺烧不同煤种时保证磨煤机出力与经济性兼顾。

3.1.3.磨辊间隙调整试验：HP863中速磨煤机磨制神混煤时，由于折向挡板调节煤粉细度的范围有限，因此对磨辊间隙进行了调整，我司磨辊间隙一般调整是8-9mm，本次试验调整间隙在8mm、10mm，试验期间保持磨煤机进口一次风量，磨煤机出力等参数稳定，保持煤粉分离器折向挡板开度指示值在5位置（45 º）。

耗下降0.35kwh/t;本次试验同时也对掺烧印尼煤的磨煤机进行了试验，由于印尼煤的可磨性较好磨辊间隙调整对印尼煤指标影响非常小。本次试验证明，磨辊间隙调整决不是一个定值，对于不同煤质应根据煤种的可磨性指数进行调整，对于可磨性较好的神混煤因调整间隙在较大位置，对于可磨性较差的煤种如山西煤等可以通过调整弹簧加载力（折向挡板开度）等方式调整煤粉细度，增加磨煤机出力、降低制粉系统的单耗。对于印尼煤因控制磨碗煤粉厚度，将折向挡板调整至最大位置，减小出口阻力，增加一次风扰动性，提高一次风管煤粉分布均匀性。

3.1.4.通过上述实验发现目前存在的问题：目前我司磨煤机出后折向挡板属于第一代静态分离器，其特点有：①煤粉分离通过惯性离心力②由于无法对磨机内部的料流进行调节导致粉量偏差大③由于分选精度差，导致煤粉均匀性差④对煤粉细度的调节不敏感，甚至出现无法调节的状况，因此煤种适应性较差⑤目前我司对于掺烧不同煤种磨煤机调整磨辊间隙、折向挡板开度实施统一标准是不合适的。

3.2解决办法

3.2.1.根据目前情况，我司已经固定掺烧不同煤种磨煤机（动态配仓除外），通过调整磨辊间隙、折向挡板开度、弹簧加载力等方式，增加磨煤机出力、降低制粉单耗，增加锅炉带负荷能力及锅炉变负荷的响应能力，对掺烧不同磨煤机实施不同的检修调整策略。

3.2.2.解决煤粉在一次风管中分配不均匀的问题，方法一：可以通过调整磨煤机一次风管可调缩孔，关小#1、#4角一次风可调缩孔增加阻力，开大#2、#3角的可调缩孔较小阻力。优点：调整简单，C修后或停机时都可以进行调整。缺点：理论上可以改变磨出口一次风管阻力，但未解决煤粉在磨煤机出口处动态均匀性问题。方法二：在磨煤机出口加装动态分离器，动态分离器转子的旋转方向为从磨煤机上方往下看为顺时针方向。煤粉和气流上升，通过分离器体进入旋转的叶片式转子，在转子外沿处，气流和煤流相互作用，转子会阻止较大颗粒通过，使较大颗粒返回磨碗进一步碾磨，而细度合格的煤粉则可以通过转子均匀排出磨煤机。

3.3动态分离器特点

3.23.1

优点：

3.3.1.制粉系统出力提高≥10%;

3.3.2.煤粉均匀性指数提高到≥1.2;

3.3.3.粉量偏差降低到≤士7%;

3.3.4.飞灰含碳量下降≥35%;

3.3.5.炉膛出口NOX下降约10%;

3.3.6.锅炉热偏差改善，锅炉结焦、堵管等现象消失;

3.3.7.机组深度调峰时，快速响应，满足锅炉低负荷稳燃所需的煤粉质量;

3.3.8.单台磨机负荷可平稳降至30%运行;

3.3.9.制粉系统可动态调整至2台或单台磨机平稳运行。

缺点：

3.3.10.施工周期较长，单台炉磨煤机分离器改造施工工期在15-30天（停炉当天算开工第1天）。

3.3.11.改造费用高，单台磨煤机在100-300万不等。

3.4投资收益计算

经济效益计算公式如下：

H*C*A*G*Qc*B/Qb

其中：

H一锅炉年运行小时数

C一降低的碳含量%

A一煤中灰含量%

G一煤耗量吨/小时

Qc一碳的标准发热量

Qb一标准煤发热量

B一标准煤单价（元/吨）

以330MW机组为例，每年按H-5500h，煤耗量按140t/h计算：

煤中灰含量为25%，按碳的标准发热量7860千卡/公斤，标准煤发热量7000千卡/公斤，标准煤按700元/吨计算，每年可节约的资金为：

（5500*0. 01*0. 25*140*7860*700） /7000=151.3（万元/年）

分离效率高，降低制粉耗电率每年给发电厂带来的经济效益

由于旋转式煤粉分离器分离均匀，循环倍率降低，分离效率提高，可降低制粉电耗10%左右，计算公式如下：

R= Bmmz*△ Ezf*F （万元/年 ）

其中： Bmmz锅炉年磨煤量

87.25 （万吨/年）（2018年全年349万吨平均每台炉87.25万吨）

△ezf一制粉耗电率下降值0.35 （kW. h/t）

F一电价0. 4 （元/kW. h）

R=87.25*0.35*0.4=12.21 （万元/年）

掺烧印尼煤、菲煤等劣质煤量增加差价的经济效益

目前印尼煤折标煤后与神混煤差价在120元/吨，顺着市场需求量的增加差价在逐渐缩小，全年计算差价按80元/吨，每台掺烧劣质煤磨煤机按20吨/小时，热值按3800kcal/kg，按3台磨煤机掺烧计算，每小时增加劣质煤掺烧量6吨。计算经济效益如下：

R=6*5500*3800/7000*80=143.31万

每台锅炉5台磨煤机全部改造为动态分离器总费用约为700 万元（每台按140万计算），年收益163.5+143.31=306.8万元，回收期限2.28年;如果不计算燃煤差价回收期限4.28年。此外，该项改造对降低氮氧化物的排放，以及提高锅炉水冷壁的安全性均有较大改善，有利于减少喷氨量和降低检修费用，在经济性计算时没有考虑，动态分离器电机功率较小耗电量基本可以忽略。

4、总结

4.1目前每台炉5台磨煤机实施类似的检修调整策略，而掺烧煤种差异较大，可磨性不同，磨辊间隙、弹簧加载、折向挡板开度等调整差异不大，这就造成掺烧可磨性较差煤种的磨煤机煤粉细度过大，均匀性差，煤粉管粉量分配不均匀前墙#1、#4号角由于风阻小细的煤粉更容易进入且粉量相对后墙#2、#3号角大，这样就造成了，由于粉量不同局部缺氧、局部过氧燃烧，发生高温腐蚀的可能性增大，同时生产CO等不完全燃烧气体的浓度增大，严重影响燃烧效率、锅炉效率。

4.2以掺烧煤种可磨性为依据，在固定掺烧不同煤种的磨煤机实施不同的调整策略，对于可磨性较差的神混煤适当调整磨辊间隙、增加弹簧加载力、将折向挡板开度调整至中间位置，尽量提高一次风压、风量，保证风煤比在合适范围内。对于可磨性好的印尼煤，主要以提高干燥出力为主，在保证磨煤层厚度的前提下尽量提高磨辊间隙，将折向挡板开度调整至最大通风量位置，在干燥出力满足的前提下尽量增加通风量（目前印尼煤出力主要受限于干燥出力）。

4.3目前我们使用的折向挡板调整煤粉细度，属于第一代煤粉细度调整方法，对磨煤机调整策略的改变并不能彻底解决磨煤机出力、煤粉分布不均匀等问题，彻底解决需要加装动态分离器，动态分离器有提高磨煤机出力、增加煤粉均匀性、降低物理不完全燃烧热损失、降低不完却燃烧产物生产等优点，经济计算回报周期<5年，计算燃煤差价回收周期<3年。可以考虑实施。

参考文献

[1]秦鹏，岳峻峰.HP863中速磨煤机磨制褐煤的试验研究[J].热力发电，2010（8）.

[2]华能秦岭. 秦岭电厂磨煤机高效动态分离器改造方案 [J]，2017

[3]国电常州.国电常州电厂磨煤机动态分离器改造可行性研究报告，2014